Cung cấp năng lượng cho transponder thụ động
Một transponder ghép cảm ứng bao gồm một thiết bị mang dữ liệu, thường là một vi mạch và một cuộn cảm đóng vai trò của một antenna.
Các transponder ghép cảm ứng hầu như đều hoạt động thụ động có nghĩa là tất cả các năng lượng cần thiết cho hoạt động của vi mạch được cung cấp từ reader. Vì vậy mà cuộn dây antenna của reader phát ra một điện trường cao tần và mạnh để lọt vào mặt cắt và diện tích xung quanh cuộn dây transponder. Do bước sóng của tần số sử dụng (<135kHz: 2,540m, 13,56MHz: 22,1m) trong một số trường hợp có thể lớn hơn khoảng cách giữa antenna của reader và transponder, trường điện từ có thể được xem như một trường từ.
Hình 2.9. Năng lượng cung cấp cho transponder thông qua từ trường phát ra của reader
Một phần nhỏ năng lượng này lọt vào antenna của transponder sinh ra một điện thế cảm ứng Ui. Điện thế này được chỉnh lưu và sử dụng như là nguồn cung cấp cho vi mạch. Tụ Cr cùng với cuộn cảm của antenna phát tạo thành mạch cộng hưởng, quyết định tần số hoạt động của reader.
Cuộn dây antenna và tụ C1 của transponder cũng tạo thành một mạch cộng hưởng tương ứng với tần số phát ra của reader. Điện thế U của transponder đạt cực đại nhờ vào sự gia tăng cộng hưởng của mạch cộng hưởng. Hai cuộn dây có thể được xem như là một biến áp mà trong trường hợp mà chỉ có một liên kết rất yếu giữa chúng.
Truyền dữ liệu từ transponder đến reader
Load moudulation: các hệ thống ghép cảm ứng đều dựa trên một loại ghép biến áp (Transformer-type coupling) giữa cuộn sơ cấp trong reader và cuộn thứ cấp trongtransponder nằm trong trường gần của antenna phát.
Nếu một transponder cộng hưởng (chẳng hạn như một transponder có một mạch cộng hưởng ứng với tần số truyền đi của reader) nằm trong trường từ của reader thì transponder sẽ lấy năng lượng từ thông từ đó. Kết quả hồi tiếp của transponder trên antenna của reader có thể tượng trưng cho trở kháng ZT của biến áp trong cuộn dây của reader. Đóng mở một điện trở tải tại antenna của transponder sẽ gây ra sự thay đổi trở kháng của ZT và như vậy sẽ làm thay đổi điện áp ở antenna của reader. Điều này có tác dụng như là điều chế biên độ của điện áp UL của antenna reader bởi một transponder ở xa.
Nếu việc đóng ở khoá được điều khiển bởi luồng dữ liệu thì dữ liệu này có thể được truyền đi từ transponder đến reader. Loại truyền dữ liệu như vậy có thể gọi là Load modulation.
Để khôi phục dữ liệu của reader, điện áp ở antenna của reader được chỉnh lưu. Việc này giống như giải điều chế một tín hiệu điều biên.
Hình 2.10. Truyền dữ liệu bằng load modulation từ transponder đến reader Load modulation sóng mang phụ: do liên kết yếu giữa antenna của reader và transponder, điện áp dao động trên antenna của reader được xem như là tín hiệu có ích có biên độ nhỏ hơn điện áp ở ngõ ra của reader.
Trong thực tế, với hệ thống 13,56MHz, giả sử antenna có điện áp xấp xỉ 100V (điện áp tăng theo cộng hưởng), một tín hiệu có ích thay đổi trong khoảng 10mV được mong đợi (S/N=80 dB). Do việc nhận biết sự thay đổi điện áp nhỏ này
cần một mạch điện vô cùng phức tạp nên phổ của tín hiệu điều chế được tạo ra bởi quá trình điều biên điện áp của antenna được sử dụng.
Nếu điện trở tải trên transponder được đóng mở ở tần số fS rất cao thì 2 vạch phổ được tạo ra ở khoảng cách ± fSxung quanh tần số truyền fReadercủa reader và chúng có thể tách ra dễ dàng (tuy nhiên fS phải nhỏ hơn fReader). Trong thuật ngữ của kỹ thuật vô tuyến, những thành phần này của tần số được gọi là sóng mang phụ (Subcarrier).
Load moulation với sóng mang phụ tạo ra 2 phổ ở antenna của reader. Những phổ này có thể được tách ra từ một tín hiệu mạnh hơn của reader bằng bộ lọc thông dải. Một khi nó được khuếch đại, tín hiệu sóng mang phụ được giải điều chế hết sức đơn giản.
Do độ rộng của băng thông cần thiết để truyền một sóng mang phụ, phương pháp này chỉ dùng trong khoảng tần số ISM (thường là 6,78MHz, 13,56MHz, 27,125MHz).
Hình 2.11. Phổ của điều chế sóng mang phụ
Phương pháp hài phụ (Subharmonic): hài phụ của một tín hiệu hình sin biên độ A có tần số là fAlà một tín hiệu hình sin có biên độ B, tần số fB
bằng với một trong những giá trị sau : fA/2, fA/3, fA/4.
Trong những phương pháp hài phụ, tần số fBcó được bằng cách lấy tần số fA do reader phát đi chia cho 2. Tín hiệu ngõ ra fB của một bộ chia nhị phân được điều chế với luồng dữ liệu từ transponder. Tín hiệu đã điều chế sau đó được hồi tiếp về antenna của transponder thông qua một bộ lái. Thường người ta sử dụng tần số fA= 128kHz và tần số fB= 64kHz.
Antenna của transponder gồm có một cuộn dây với một van trung tâm. Đây cũng là nơi năng lượng được cung cấp lấy từ điểm cuối. Tín hiệu quay về của transponder được hồi tiếp vào cuộn thứ 2